DE2905253C3

DE2905253C3 - Brandschutzkomponenten für thermoplastische Kunststoffe

Info

Publication number: DE2905253C3
Application number: DE2905253A
Authority: DE
Inventors: Utto Dr. 5042 Erftstadt Kerscher
Original assignee: Chemische Fabrik Kalk GmbH
Current assignee: Chemische Fabrik Kalk GmbH
Priority date: 1979-02-12
Filing date: 1979-02-12
Publication date: 1986-01-09
Also published as: EP0014731B1; DE2905253A1; EP0014731A1; IT7912689A0; IT1124141B; US4301058A; DE2905253B2

Description

Für die Brandschutzausrüstung von thermoplastischen Formmassen mit halogenhaltigen Brandschutzmitteln werden in der Hauptsache 3 verschiedene Arbeitsweisen durchgeführt Beim Kunststoffhersteller werden die Brandschutzmittel, gegebenenfalls zusammen mit Synergisten, den pulverförmigen Thermoplasten vor der Granulatherstellung zugemischt Ein solches Granulat kann dann beim Verarbeiter auf herkömmlichen Extrudern oder Spritzgußmaschinen zu brandwidrigen Formteile^ verarbeitet werden. Der Verarbeiter, der selbst Brandschutzkomponenten dem Kunstsloffgranulat zumischen will, verwendet dazu Brandschutzmittelkonzentrate (Masterbatche) in granulierter Form. Eine dritte Möglichkeit, die sowohl für den Hersteller als auch für den Verbraucher von Kunststoffen gegeben ist, besteht darin, die pulverförmigen Brandschutzmittel unter Mitwirkung von Haftvermittlern mit Kunststoffgranulat in einem Mischer zu vermischen.

Bei dem ersten Verfahren hat der Verarbeiter keine Möglichkeit mehr, das Brandverhalten der angelieferten Formmassen zu beeinflussen, bzw. Produkte herzustellen, die den unterschiedlichen Brandschutznonnen angepaßt werden können. Er ist in diesem Fall gezwungen, das zweite oder dritte Verfahren anzuwenden. Dabei hat es sich gezeigt, daß bei der Arbeitsweise nach dem zweiten Verfahren Schwierigkeiten auftreten, da die Granulate des Kunststoffs und der Brandschutzmittelkonzentrate von unterschiedlichem spezifischem Gewicht sind, so daß, insbesondere bei pneumatischer Förderung der Gemische, sehr leicht Entmischungen auftreten, was inhomogene Produkte mit uneinheitlichen Eigenschaften zur Folge hat.

Nach dem dritten Verfahren lassen sich die hergestellten Produkte sehr leicht der jeweils zu erfüllenden Brandschutzncrm durch Zusatz unterschiedlicher Mengen an Brandschutzmittel anpassen. Nachteilig dabei ist, daß dabei nur Brandschutzkomponenten eingesetzt werden können, deren Schmelzpunk- te unterhalb der Verarbeitungstemperatur der jeweiligen Thermoplaste liegen. Höher schmelzende Komponenten werden während der Plastifizierung in dem meist kurzen Mischteil der Schnecken nicht ausreichend' homogen verteilt, so daß die gespritzten bzw. extrudierten Kunststoffteile inhomogene Stellen (Stippen oder Schließen) mit wesentlich veränderten physikalischen Eigenschaften zeigen. So ist bei solchen Formteilen die Zugfestigkeit, die Reißfestigkeit und die Reißdehnung vielfach bis zu 35% und die Schlag- bzw. Kerbschlagzähigkeit bis zu 60% vermindert Auch durch sehr feinteiliges Aufmahlen der Brandschutzkomponcnien läßt sich diese Schwierigkeit meist nicht beseitigen.

Damit war die Aufgabe gegeben, Brandschutzkomponenten zu finden, die in Pulverform auf die Oberfläche der Kunststoffgranalien aufgebracht werden können und trotzdem bei der Verarbeitung dieser Granalien völlig homogene Formteile ergeben.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind Brandschutzkomponenten für thermoplastische Kunststoffe in Form von organischen Bromverbindungen, gegebenenfalls zusammen mit Antimontrioxid, die pulverförmigen oder granulierten Kunststoffmassen zugesetzt werden. Diese Brandschutzkomponenten zeichnen sich dadurch aus, daß sie aus einem Gemisch von zwei organischen Bromverbindungen bestehen, von denen die eine im Berebh von 80 bis 200⁰C und die andere im Bereich von 280 bis 400⁰C schmilzt, wobei jede der beiden Verbindungen bei den Verarbeitungstemperaturen thermoplastischer Kunststoffe thermisch stabil ist.

Mit diesen Brandschutzkomponenten lassen sich sowohl thermoplastische Homopolymerisate als auch Copolymerisate brandgeschützt ausrüsten. Die niedrig schmelzende Komponente in der Mischung wirkt dabei als Lösungsvermittler. Bei der Verarbeitungstemperatur des Kunststoffs schmilzt diese Komponente und bildet mit der höher schmelzenden, üblicherweise in fester Form verbliebenen Komponente eine Schmelze oder pastöse Masse, die sich leicht homogen in dem geschmolzenen thermoplastischen Kunststoff verteilt, so daß ein völlig gleichmäßiges Formteil entsteht.

Als hoch, d.h. im Bereich von 280 bis 400⁰C, schmelzende Bromverbindungen können monomere, oligomere oder polymere Verbindungen eingesetzt

werden. Monomere Verbindungen sind beispielsweise: Decabromdiphenyl, Decabromdiphenyläther oder bro^ mierte Terphenyle mit mindestens 1! Bromatomen im Molekül- Oligomere und polymere Verbindungen sind beispielsweise: Polytribromstyro!, Polydibromstyrol, Polytetrabromxylylenterephthalat, Polypentabrombenzylacrylat, Polypentabromphenyläthylacrylat oder bromiertes Polyphenylenoxid.

Als niedrig, d.h. im Bereich von 80 bis 200⁰C, schmelzende Bromverbindungen lassen sich beispielsweise Tetrabrombisphenol A, Tetrabrombisphenol A-dibrompropyläther, Pentabrombenzylacetat oder Pentabromphenyläthylbromid verwenden.

Weiterhin lassen sich in dem erfindungsgemäßen Gemisch anstelle jeweils einer höher und einer niedriger schmelzenden Bromverbindung auch Mischungen von zwei oder mehreren der genannten höher bzw. niedrigerschmelzenden Verbindungen einsetzen.

Dabei beträgt in den Gemischen der Anteil der höher schmelzenden Ervmverbindung bzw. Bromverbindungen 40 bis 70 Gew.-% und dsr Anteil der niedriger schmelzenden Bromverbindung bzw. Bromverbindungen 60 bis 30 Gew.-°/o.

Besonders bewährt haben sich die Gemische aus Decabromdiphenyläther und Tetrabrombisphenol A zur Brandschutzausrüstung von Polystyrol und ABS-Po-Iymerisat, aus Polytetrabromxylylenterephthalat und Tetrabrombisphenol A zur Brandschutzausrüstung.von glasfaserverstärktem Polybutylenglykolterephthalat und aus Polytribromstyrol und Tetrabrombisphenol A-dibrompropylät!'er zur Brandschutzausrüstung von Polyolefinen.

Beispiel I

In einem Pflugbettmischer werden 10 kg mit Polybutadien modifiziertes, schlagzähes Polystyrol (HIPS) in Granulatform eingefüllt. Unter Mischen werden 0,1 kg einer Mischung aus 70 Gewichtsteilen Pentabromdiphenyläther und 30 Gewichtsteilen Tribromkresylphosphat als Haftvermittler und anschließend 0,85 kg Decabromdiphenyläther und 0,4 kg Antimontrioxid zugegeben. Nach etwa 5 Minuten Mischzeit sind die pulverförmigen Mittel fest auf den Oberflächen der Granalien fixiert, so daß die Mischung praktisch staubfrei ist

Beispiel 2

Entsprechend Beispiel 1 werden auf 10 kg HIPS 0,1 kg des Haftvermittlers, danach eine Mischung aus 0,7 kg Decabromdiphenyläther und 03 kg Tetrabrombisphenol A und anschließend 03 kg Antimontrioxid aufgebracht.

Beispiel 3

In einem Fluidmischer werden entsprechend Beispiel 1 auf 10 kg ÄBS-Granulat 0,1 kg des Haftvermittlers und danach 1,5 kg Decabromdiphenyl und 0,5 kg Antimontrioxid aufgebracht.

Beispiel 4

Entsprechend Beispiel 3 werden auf 10 kg ABS-Granulat 0,1 kg des Haftvermittlers, danach eine Mischung aus 0,85 kg Decabromdiphenyl und 0,85 kg Tetrabrombisphenol A und anschließend 0,5 kg Antimontrioxid aufgebracht.

Beispiel 5

Entsprechend Beispiel 1 werden auf 10 kg Polybuty-_% lenglykolterephthalat (PBTP) mit 30% Glasfaser 0,1 kg des Haftvermittlers und danach 1,0 kg Polytetrabromxylylenterephthalat und 0,4 kg Antimontrioxid aufge-.

bracht

Beispiel 6

ίο Entsprechend Beispiel 5 werden auf 10 kg PBTP mit 30% Glasfaser 0,1 kg des Haftvermittlers, danach eine Mischung aus 0,6 kg Polytetrabromxylylenterephthalat und 0,4 kg Tetrabrombisphenol A und anschließend 0,4 kg Antimontrioxid aufgebracht

Beispiel 7

Entsprechend Beispiel 3 werden auf 10 kg Ni-sder-' druckpolyäthylen (HDPE) 0,1 kg des Haftvermittlers und danach 0,8 kg Polytribromstyrol und 035 kg Antimontrioxid aufgebracht

Beispiel 8

Entsprechend Beispiel 7 werden auf 10 kg HDPE 0,1 kg des Haftvermittlers, danach eine Mischung aus 0,5 kg Polytribromstyrol und 0,5 kg Tetrabrombisphenol A-dibrompropyläther cad anschließend 035 kg Antimontrioxid aufgebracht
Die Mischungen der Beispiele 1 bis 4, 7 und 8 werden auf einer Spritzgußmaschine zu Normspritzkörpern verspritzt Die Mischungen der Beispiele 5 und 6 werden über einen Einschneckenextruder mit Breitschlitzdüse zu Platten verarbeitet, aus denen Normprüfstäbe geschnitten werden. Mit den Proben werden die Prüfungen der nachfolgenden Tabelle durchgeführt.

Zum Brandtest UL 94 der Underwriters Laboratories USA folgende Angaben:

Eine Probe von 127 mm Länge und 12,7 mm Breite wird so in eine Haltevorrichtung eingerannt, daß die Längsachse der Probe senkrecht verläuft und ihre Vorderkante sich 9,5 mm über dem Brennerrohr eines Bunsenbrenners befindet Der Brenner wird abseits der Probe entzündet, die nichtleuchtende Flamme auf eine Höhe von 19 mm eingestellt und dann der Brenner unter die Mitte der Probenunterkante gestellt. Nach 10 Sekunden wird der Brenner entfernt und Nachbrenndauer und Nachglimmdauer der Probe gemessen. Nach vollständigem Erlöschen wird die Probe ein zweites Mal 10 Sekunden beflammt und die zweite Nachbrenn- und Nachglimmdauer bestimmt

Danach wird die Probe in folgende Klassen eingestuft:

HB = Die Probe brennt nach Entfernen der Flamme weiter.

V-O = Keine Nachbrenndauer von zusammen mehr als 10 Sekunden. Keine Nachglimmdauer über 30 Sekunden nach der 2. Beflammung. Kein Abtropfen, das untergelegte Watte entzündet.

V-I ·= Keine Nachbrenndauer von zusammen mehr

als 50 Sekunden. Keine Nachglimmdauer über

60 Sekunden nach der 2. Beflammung. Kein

Abtropfen, das untergelegte Watte entzündet

V-2 = Keine Nachbrenndauer von zusammen mehr als 50 Sekunden. Keine Nachglimmdauer über

60 Sekunden nach der 2. Beflammung. Probe darf brennend abtropfen und untergelegte Watte entzünden.

Reiß- Reiß

festigkeit dehnung DIN 53 455 DIN 53455

Schlagzähigkeit DIN 53453

N/mm*

m/m

Kerbschlag- Brandtest Zähigkeit UL

DIN 53 453 3,2 mm

kj/m*

Bemerkungen

HIPS ohne Brandschutz	26
HIPS nach Beispiel 1	24
HlPS nach Beispiel 2	25
ABS ohne Brandschutz	45
ABS nach Beispiel 3	42
ABS nach Beispiel 4	44
PBTP m. 30% Glasfaser	116
ohne Brandschutz
PBTP nach Beispiel 5	63
PBTP nach Beispielö	99
HDPE ohne Brandschutz	35
HDPt nach Beispiel 7	28
HDPE nach Beispiel 8	33

0,43
0,25
0,40

0,2
0,1
0.2

0,03

0,01 0,02

8,0 3.0 7,0

36

68

HB V-2 V-2

HB V-O V-O

HB

V-O V-O

HB V-2 V-2

gespritzte Teile zeigen Stippen und Schlieren

gespritzte Teile zeigen Stippen

extrudierte Platten zeigen Stippen und Schlieren

gespritzte Teile zeigen Stippen

*) o. B.-ohne Bruch.

Claims

Patentansprüche:

1. Brandschutzkomponenten für thermoplastische Kunststoffe in Form von organischen Bromverbindungen, gegebenenfalls zusammen mit Antimontrioxid, die pulverförmigen oder granulierten Kunststoffmassen zugesetzt werden, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus einem Gemisch von zwei organischen Bromverbindungen bestehen, von denen die eine im Bereich von 80 bis 200⁰C und die andere im Bereich von 280 bis 400⁰C schmilzt, wobei jede der beiden Verbindungen bei den Verarbeitungstemperaturen thermoplastischer Kunststoffe thermisch stabil ist

2. Brandschutzkomponenten nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die höher' und die niedriger schmelzenden Bromverbindungen selbst wieder Mischungen aus zwei oder mehreren Bromverbindungen sind.

ίο 3. Brandschutzkomponenten nach Ansprüchen 1

und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Gemisch 40 bis 70 Gew.-% der höher schmelzenden Bromverbindung bzw. Bromverbindungen und 60 bis 30 Gew.-°/o der niedriger schmelzenden Bromverbin dung bzw. Bromverbindungen enthält